C++ vector用法

一，什么是vector

vector（向量）是一个封装了动态大小数组的顺序容器。能够存放各种类型的对象（注：一个容器中所有对象必须是同一种类型的）。可认为vector是一个能够存放任意类型的动态数组，可添加和删除数据（因为动态，所以相比数组节省空间）。

c++ primer的作者说到，在实际的编程中，我们作为程序员应该避免用到低级数组和指针，而更应该多用高级的vector和迭代器。

二，容器特性

1，顺序序列

顺序容器中的元素按照严格的线性顺序排序。可以通过元素在序列中的位置访问对应的元素。

2，动态数组

支持对序列中的任意元素进行快速直接访问，可通过指针进行该操作。提供在序列末尾增加/删除元素的操作。

3，能够感知内存分配器

容器使用一个内存分配器对象来动态地处理它的存储需求。

三，常用基本函数实现

vector(): 构造函数，创建一个空vector

vector(int nSize): 创建一个vector,元素个数为nSize

vector(int nSize,const t& t): 创建一个vector，元素个数为nSize,且值均为t

vector(begin,end): 复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

~vector(): 析构函数，销毁容器对象并回收所有分配内存

void push_back(const T& x): 向量尾部增加一个元素X

iterator insert(iterator it,const T& x): 向量中迭代器指向元素前增加一个元素x

iterator insert(iterator it,int n,const T& x): 向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x

iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last): 向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

iterator erase(iterator it): 删除向量中迭代器指向元素

iterator erase(iterator first,iterator last): 删除向量中[first,last)中元素

void pop_back(): 删除向量中最后一个元素

void clear(): 清空向量中所有元素，即size值全部为0，但存储空间没有改变（释放）

reference at(int pos): 返回pos位置元素的引用

reference front(): 返回首元素的引用

reference back(): 返回尾元素的引用

iterator begin(): 返回向量头指针，指向第一个元素

iterator end(): 返回向量尾指针，指向向量最后一个元素的下一个位置

bool empty() const: 判断向量是否为空，若为空，则向量中无元素

int size() const: 返回向量中元素的个数

int capacity() const: 返回当前向量所能容纳的最大元素值

int max_size() const: 返回最大可允许的vector元素数量值

void swap(vector&): 交换两个同类型向量的数据，交换两个容器内容，涉及存储空间分配问题

void assign(int n,const T& x): 设置向量中前n个元素的值为x

void assign(const_iterator first,const_iterator last): 向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

四，基本用法

1，头文件

vector是C++标准库STL中的数据结构，因此要使用vector，需要在程序头添加：

#include <vector>
using namespace std;

2，创建和使用

创建vector对象

//创建一个普通一维动态数组
vector<int> vec;
//创建一个二维动态数组
vector<vector<int>> vec2;
//尾部插入数字：
vec.push_back(1);
//尾部删除数字：
vec.pop_back();
//使用下标访问数组,下标从0开始
cout<<vec[0]<<endl;
//使用迭代器访问元素
vector<int>::iterator it;
for(it = vec.begin();it != vec.end();it++){
	cout<< *it <<endl;
}
//插入元素
vec.insert(vec.begin()+i,a);
//删除元素
vec.erase(vec.begin()+i);
vec.erase(vec.begin()+i,vec.end()+j);
//向量大小：
vec.size();
//清空向量：
vec.clear();

vector的元素可以是int，double，string，结构体，注意：结构体要定义为全局的，否则会出错。

3，算法

(1) 使用reverse将元素翻转：

// 需要头文件 
#include <algorithm>
reverse(vec.begin(),vec.end());

(2)使用 sort 排序：

// 需要头文件
#include<algorithm>，
sort(vec.begin(),vec.end());(默认是按升序排列,即从小到大).

五，vector占用内存空间问题

1，vector内存自增长

与其他容器不同，其内存空间只会增长，不会减小。

为了支持快速的随机访问，vector容器的元素以连续方式存放，每一个元素都紧挨着前一个元素存储。设想一下，当vector添加一个元素时，为了满足连续存放这个特性，都需要重新分配空间、拷贝元素、撤销旧空间，这样性能难以接受。

因此STL实现者在对vector进行内存分配时，其实际分配的容量要比当前所需的空间多一些。就是说，vector容器预留了一些额外的存储区，用于存放新添加的元素，这样就不必为每个新元素重新分配整个容器的内存空间。

每当vector容器不得不分配新的存储空间时，会以加倍当前容量的分配策略实现重新分配。

2，vector内存释放

所有内存空间是在vector析构时候才能被系统回收。empty()用来检测容器是否为空的，clear()可以清空所有元素，但无法释放内存。如果需要空间动态缩小，可以考虑使用deque或者使用其他容器。

六，疑问解答

1，vector与数组的区别

相同点：

都是可以对同一种类型数据进行存储

都可以用迭代器操作

都可以通过下标进行数据处理

不同点：

vector动态长度，可通过push_back和pop_back方法增加和缩短长度；数组长度在定义时已经确定，不可更改

vector的下标必须是无符号数；数组下标可以是有符号数

2，C++11关于vector的新增特性有：

a.cbegin();    // 返回指向容器中第一个元素的const_iterator
a.cend();      // 返回指向容器中最后一个元素的const_iterator
a.crbegin();   // 反转迭代器, 返回指向容器中最后一个元素的const_iterator
a.crend();     // 反转迭代器, 返回指向容器中第一个元素的const_iterator
a.emplace();   // 类似insert功能，但比它更有效率
a.emplace_back(); //类似push_back, 但比它更有效率

总结